 放大圖片
■黃旭輝（左）及博士生張璐運用由科大高效能計算機，破解了光合作用的機理。 科大供圖
香港文匯報訊（記者 鄭伊莎）光合作用會產生氧氣，是大部分生物賴以生存的關鍵，但過程中並非所有色素分子也會產生氧氣，這是科學界一直未能解開的疑團。科技大學化學系助理教授黃旭輝與其研究團隊，運用分子動力學、量子力學等化學理論計算工具，揭示光合作用中，活性鏈發揮傳導作用的原因，從而破解了光合作用的機理，並有望應用於人工光合作用系統，提高光合作用機器的功能和效率，對再生能源發展帶來重要啟示。有關成果近日刊登於國際權威科學雜誌《自然通訊》，備受國際關注。
在光合作用的系統II蛋白的反應中心，陽光將植物水分中的電子分離，從而產生氧氣，亦是大氣層內的主要氧氣來源。在光系統II蛋白內有大量包含葉綠素的色素分子，對稱分布在左、右兩條鏈上。然而，當中只有一條活性鏈有電子流動，意味着僅一半色素分子會參與產生氧氣的過程。有關機理被指為功能不對稱，是科學家一直渴望解開的疑團。
黃旭輝：確定活性鏈CLA606特性
科技大學化學系助理教授黃旭輝，聯同化學系教授嚴以京與研究團隊，運用分子動力學、量子力學等化學理論計算工具，揭示活性鏈發揮傳導作用的原因。研究發現，動態及不對稱的蛋白質環境，會使活性鏈上一個特別的葉綠素分子（CLA606）在接受光能時，更容易被激發，從而誘導出電子傳遞過程。研究又指，數個氨基酸分子對激發活性鏈產生重要的作用，即理論上透過改變這些氨基酸分子，便有控制光系統II活性鏈和非活性鏈的能力。
黃旭輝表示，研究團隊運用科大理學院計算集群在內的高效能計算機，發現活性鏈與非活性鏈有不同的蛋白質環境，從而確定CLA606的特性。有關的研究結果破解了光合作用的機理，對人工光合作用的設計和效能，以及再生能源的發展帶來重要的啟示，未來有望廣泛應用於物理化學、分子生物學及材料科學的領域。
|
放大圖片
